Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8

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Binär aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 120 im Binärsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 120 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

120 = 64 + 56
= 64 + 32 + 24
= 64 + 32 + 16 + 8

= 1⋅64 + 1⋅32 + 1⋅16 + 1⋅8 + 0⋅4 + 0⋅2 + 0⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 120 = (111.1000)2

Dezimal aus Binär

Beispiel:

Gib die Zahl (110.1101)2 im Dezimalsystem an.

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Als Dezimalzahl

20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:

(110.1101)2 = 1⋅1 + 0⋅2 + 1⋅4 + 1⋅8 + 0⋅16 + 1⋅32 + 1⋅64= 109

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (110.1101)2 = 109

ggT mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 180 und 72.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

180
= 2 ⋅ 90
= 2 ⋅ 2 ⋅ 45
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 15
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 5

72
= 2 ⋅ 36
= 2 ⋅ 2 ⋅ 18
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 9
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3

Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:

2 ⋅ 2(die 2 kommt sowohl in 180 als auch 72 insgesamt 2 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3(die 3 kommt sowohl in 180 als auch 72 insgesamt 2 mal vor)

Da 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 = 36 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 36 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.

Unser größter gemeinsamer Teiler von 180 und 72 ist somit :
ggT(180,72) = 36

kgV mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 77 und 50.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

77
= 7 ⋅ 11

50
= 2 ⋅ 25
= 2 ⋅ 5 ⋅ 5

Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:

2(die 2 kommt in 50 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 5 ⋅ 5(die 5 kommt in 50 insgesamt 2 mal vor)

2 ⋅ 5 ⋅ 5 ⋅ 7(die 7 kommt in 77 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 5 ⋅ 5 ⋅ 7 ⋅ 11(die 11 kommt in 77 insgesamt 1 mal vor)

In 2 ⋅ 5 ⋅ 5 ⋅ 7 ⋅ 11 = 3850 sind nun alle Primteiler von 77 und alle Primteiler von 50 enthalten. Also ist 3850 ein Vielfaches von 77 und 50. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 77 oder 50 fehlen.

Das kleinste gemeinsame Vielfache von 77 und 50 ist somit :
kgV(77,50) = 3850

ggT mit Euklid' schem Algor.

Beispiel:

Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 130 und 220.

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Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 130 und 220

=>130 = 0⋅220 + 130
=>220 = 1⋅130 + 90
=>130 = 1⋅90 + 40
=>90 = 2⋅40 + 10
=>40 = 4⋅10 + 0

also gilt: ggt(130,220)=10

Binär und Hexdezimal aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 227 sowohl im Binär- als auch im Hexdezimalsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 227 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

227 = 128 + 99
= 128 + 64 + 35
= 128 + 64 + 32 + 3
= 128 + 64 + 32 + 2 + 1

= 1⋅128 + 1⋅64 + 1⋅32 + 0⋅16 + 0⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 1⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 227 = (1110.0011)2

Um die Zahl 227 als Hexadzimalzahl auszugeben, gibt es zwei Möglichkeiten:

Theoretisch könnte man 227 wieder als Summe von 16er-Potenzen zerlegen und so die Koeffizienten vor den 16er-Potenzen als Hexadezimalzahl erhalten.

Wenn man bereits die Binärzahl hat, gibt es aber einen schnelleren Weg;

Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:

(1110)2 = 1⋅8 + 1⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1 = 14 = (E)16

(0011)2 = 0⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 1⋅1 = 3 = (3)16

Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (1110.0011)2 = (E3)16

alle Teiler einer Zahl

Beispiel:

Bestimme alle Teiler von 35 an:

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Wir suchen alle Teiler von 35. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.

Wenn eine Zahl ein Teiler von 35 ist, teilen wir 35 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 35 ergeben).

Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.

1 ist Teiler von 35, denn 35 = 1 ⋅ 35, also ist auch 35 ein Teiler.

2 ist kein Teiler von 35, denn 35 = 2 ⋅ 17 + 1.

3 ist kein Teiler von 35, denn 35 = 3 ⋅ 11 + 2.

4 ist kein Teiler von 35, denn 35 = 4 ⋅ 8 + 3.

5 ist Teiler von 35, denn 35 = 5 ⋅ 7, also ist auch 7 ein Teiler.

Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil ja 6 kein kleinerer, sondern nur ein größerer Teiler sein könnte
- schließlich ist 6 ⋅ 6 = 36 > 35, aber die größeren Teiler haben wir ja bereits alle bei den kleineren mit erhalten.

Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 35:
1, 5, 7, 35

Teilbarkeitsregeln rückwärts

Beispiel:

Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 13⬜8 sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.

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Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also ⬜8.

Da an der letzten Stelle eine 8 steht, muss an der vorletzten Stelle eine gerade Zahl (also 0, 2, 4, 6 oder 8) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 08, 28, 48, 68, 88 durch 4 teilbar sind).

Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.

0: Dann wäre die Zahl 1308, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 0 + 8 = 12, also durch 3 teilbar.

2: Dann wäre die Zahl 1328, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 2 + 8 = 14, also nicht durch 3 teilbar.

4: Dann wäre die Zahl 1348, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 4 + 8 = 16, also nicht durch 3 teilbar.

6: Dann wäre die Zahl 1368, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 6 + 8 = 18, also durch 3 teilbar.

8: Dann wäre die Zahl 1388, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 8 + 8 = 20, also nicht durch 3 teilbar.

Die möglichen Ziffern sind also 0 und 6.

Summe von Primzahlen

Beispiel:

Schreibe 36 als Summe von zwei Primzahlen:

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 36 bilden:

2 + 34 = 36, dabei ist 34 aber keine Primzahl

3 + 33 = 36, dabei ist 33 aber keine Primzahl

5 + 31 = 36, dabei ist 31 auch eine Primzahl

5 und 31 wären also zwei Primzahlen mit 5 + 31 = 36

Primfaktorzerlegung

Beispiel:

Bestimme die Primfaktorzerlegung von 66 :

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 66 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:

66
= 2 ⋅ 33
= 2 ⋅ 3 ⋅ 11